流感疫苗分類和應(yīng)用

1、流感疫苗分類和應(yīng)用第7周：生物科技于醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用：疫苗開發(fā)與制程佐劑死毒疫苗減毒疫苗蛋白質(zhì)疫苗DNA疫苗應(yīng)用: 流感疫苗、子宮頸癌疫苗、多合一疫苗疫苗施打疫苗成效評(píng)估3一、歷史及發(fā)展十一世紀(jì)中國（約北宋時(shí)期）及阿拉伯的醫(yī)生就知道將患有天花之病患身上的痂取下磨成粉末，吹到健康人鼻腔以預(yù)防天花。英國醫(yī)生Edward Jenner在1796年更證明了接種牛痘可預(yù)防天花。-疫苗技術(shù)的建立始于1881年，Pasteur用培養(yǎng)基培養(yǎng)弱毒性炭疽病桿菌，成功的防治羊的炭疽病。-1933年Goodpasture利用雞胚培養(yǎng)病毒取代動(dòng)物臟器制造疫苗的技術(shù)。1949年利用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)病毒的技術(shù)被開發(fā)出來后，由于病毒

2、可在無菌培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，使得疫苗的制造更簡單，快速、安全且成本便宜。然而近年來由于生物科技的興起，使得疫苗的研發(fā)無論在方法上及觀念上都起了重大的改變，疫苗的研發(fā)也由傳統(tǒng)的抗原萃取而發(fā)展成為抗原的創(chuàng)新與設(shè)計(jì)，許多以往無法制造的疫苗，如今也都逐漸開發(fā)成功并獲得良好的效果。牛痘與天花1798年，英國醫(yī)生愛德華詹納在自己的病人當(dāng)中，偶然的機(jī)會(huì)下發(fā)現(xiàn)擠牛奶的女工似乎沒有感染天花的病例，于是經(jīng)過研究之后，他發(fā)現(xiàn)是這些牛只感染牛痘病毒后，擠牛奶的女工透過擠壓受感染牛只的乳房而感染牛痘，而這些女工們在痊愈后便終生對(duì)牛痘免疫，不會(huì)再患同樣的疾病，同時(shí)對(duì)天花也能終身免疫。所以他認(rèn)為牛痘病毒與天花病毒有一定關(guān)系，得過

3、牛痘的女工們也剛好能對(duì)天花病毒終生免疫。透過把含有牛痘的溶液涂在健康人的傷口上，他們便會(huì)對(duì)天花產(chǎn)生免疫力。于是愛德華詹納便致力研發(fā)牛痘疫苗接種。在疫苗研發(fā)成功后，他接種在自己的兒子身上，在接種后一直相安無事，也沒有感染天花。因?yàn)檫@是免疫接種的首度成功案例，因此種痘也被引申為疫苗接種的意思。炭疽桿菌與炭疽病炭疽(anthrax)是由炭疽桿菌(Bacillus anthracis)感染的一種急性傳染病。炭疽桿菌學(xué)名的anthracis是源于希臘字的anthrakis也就是炭 (coal)的意思。這是因?yàn)樘烤也?huì)導(dǎo)致黑色像炭的皮膚焦痂病灶。便是符合這個(gè)條件，而被認(rèn)為最可能用來當(dāng)做生物武器。此外，炭疽

4、孢子是一個(gè)不會(huì)分裂，沒有測量得到的新陳代謝，對(duì)干燥、熱、紫外線、伽馬幅射、和許多殺菌劑有抵抗作用的土壤生物。在某些土壤，炭疽孢子可以休眠存活數(shù)十年。炭疽也是人畜共通的傳染病。人感染炭疽的途徑有三個(gè)：呼吸、皮膚、和胃腸。炭疽桿菌炭疽桿菌炭疽桿菌與恐怖攻擊由于耐抗和休眠的特性，炭疽孢子被研究用來當(dāng)做生物武器的歷史已超過80年?，F(xiàn)在全世界至少有17個(gè)國家被認(rèn)為擁有攻擊性生物武器的計(jì)劃。至于多少國家在做炭疽生物武器，則不清楚。目前只有伊拉克和前蘇聯(lián)承認(rèn)有炭疽生物武器?？植澜M織也可能擁有炭疽生物武器。1970年世界健康組織(WHO)估計(jì)，飛機(jī)在一個(gè)500萬人口的市郊上空噴灑50公斤的炭疽孢子噴劑，會(huì)導(dǎo)致

5、25萬人傷亡，其中10萬人沒有治療會(huì)死亡。1979年在前蘇聯(lián)Sverdlovsk地區(qū)的一個(gè)軍事微生物單位，曾發(fā)生炭疽孢子噴劑外泄的意外，導(dǎo)致至少79個(gè)病例和68人死亡。1993年美國國會(huì)的科技評(píng)估辦公室(Congressional Office of Technology Assessment) 的一項(xiàng)報(bào)告指出，在首府華盛頓地區(qū)的上風(fēng)處釋放100公斤的炭疽孢子噴劑，估計(jì)可造成13-300萬人死亡。這個(gè)殺傷力是相當(dāng)于或超過一顆氫彈！1995年日本奧姆真理教(Aum Shinrikyo)在東京地鐵的沙林(sarin)事件中，就曾噴灑炭疽和肉毒桿菌(botulism) 噴劑至少8次。幸好由于未知的原

6、因，這些攻擊都沒導(dǎo)致疾病。東京地鐵沙林毒氣事件東京地鐵沙林毒氣事件（日語：地下鐵事件）是日本自第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后最嚴(yán)重的恐怖襲擊事件，由奧姆真理教發(fā)動(dòng)。事件發(fā)生于日本時(shí)間1995年（平成7年）3月20日早上，奧姆真理教多名教徒分別在東京的營團(tuán)地下鐵（現(xiàn)東京地下鐵）三條路線共五班列車上散布沙林毒氣，造成13人死亡及約6,300人受傷。事件策劃者奧姆真理教教主麻原彰晃，以及執(zhí)行任務(wù)的5名教徒先后被判死刑，惟至今仍未行刑；另3名輔助施襲者則被判無期徒刑。期間曾有3名涉案教徒潛逃，最終2000年代陸續(xù)被捕或投案自首。沙林毒氣橙劑（AGENT ORANGE)或稱橘劑、落葉劑、枯葉劑、落葉橘），為美軍在

7、越南戰(zhàn)爭時(shí)期通過除草作戰(zhàn)方案(Herbicidal warfare)與牧場手行動(dòng)(Operation Ranch Hand)，執(zhí)行落葉計(jì)劃以對(duì)抗在叢林中的越共，而使用的落葉劑，落葉劑可使雙子葉植物樹葉掉落。于1962年至1971年的行動(dòng)中用軍機(jī)大量噴灑在越南土地上。橙劑為了方便運(yùn)送，將其封裝在中間帶有橙色條紋的55加侖(208公升)墨綠色圓鐵桶中，也因此而得名。其主要成份是以比率1比1混合的兩種化學(xué)物質(zhì)，其中一種為2,4,5-三氯苯氧乙酸（2,4,5-T）、另一種為2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）。而于生產(chǎn)過程中，一些化學(xué)反應(yīng)的污染物，形成更加致癌的雜質(zhì)戴奧辛四氯雙苯環(huán)戴奧辛（2,3,7,8

8、-Tetrachlorodibenzodioxin, TCDD）。四氯雙苯環(huán)戴奧辛屬于第一類致癌物質(zhì)。一些化學(xué)反應(yīng)的污染物。橙劑主要制造商包括陶氏化工、孟山都、鉆石三葉草等。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)病毒的技術(shù)免疫力,疫苗的原理雞胚培養(yǎng)病毒取代動(dòng)物臟器制造疫苗雞胚培養(yǎng)病毒應(yīng)用 二、理想的疫苗應(yīng)具備下列幾種特性：1、安全性: 使用于人、畜必須十分安全，無副作用，并且能產(chǎn)生良好及持久的保護(hù)性免疫力。2、成本及價(jià)格低廉。3、便于保存。4、使用方便，易于接種，且不須接種太多次即可獲得良好免疫保護(hù)效果。5、對(duì)于具有引發(fā)潛伏性感染的病原(pathogen)，能抑制發(fā)病，還要能預(yù)防感染。三、活毒疫苗及死毒疫苗 疫苗根據(jù)其

9、是否仍具有感染及繁殖的能力可區(qū)分為活毒 疫苗(live vaccine)及死毒疫苗(killed or inactivated vaccine)。各類型疫苗均有其不同的特性、優(yōu)點(diǎn)及適用的情況。A. 死毒疫苗:根據(jù)其疫苗是否包含整個(gè)病原或部分病原抗原（如病原之某一個(gè)抗原蛋白），又可區(qū)分為全毒疫苗或次單元疫苗(subunit vaccine)。B.活毒疫苗:分為減毒疫苗及不活化疫苗 四、死毒疫苗的優(yōu)缺點(diǎn)由于其在制造過程中須經(jīng)過不活化處理將病原殺死，因此沒有毒力恢復(fù)及散播到其他動(dòng)物之疑慮，安全性較高，然而必須增加接種的劑量及次數(shù)，因此成本也比較貴。 28五、活毒疫苗的優(yōu)點(diǎn)由于其仍具有感染力，因此活毒

10、疫苗往往能引發(fā)全面性的免疫力，包括體液性免疫力(humoral immunity)、細(xì)胞免疫力(cell-mediated immunity)及黏膜免疫力(mucosal immunity)，因此免疫效果較佳，且保護(hù)期較長。由于其仍具有繁殖能力，可以在人或動(dòng)物體內(nèi)繼續(xù)增殖，因此接種劑量不需要太大，可以減低成本。接種方便，尤其在畜用疫苗的使用上，有利于適用在農(nóng)場上大規(guī)模的防疫計(jì)劃。29 六、活毒疫苗的馴化活毒疫苗的研發(fā)必須經(jīng)過馴化或減毒(attenuation) 的過程。由于每一種病原的致病機(jī)制不同，因此馴化減毒的方法及難易程度亦不相同。 -傳統(tǒng)的減毒過程通常是將病原不斷的在動(dòng)物體內(nèi)或組織培養(yǎng)的

11、細(xì)胞內(nèi)繼代繁殖，直到病原對(duì)其宿主的致病力減低至最小的程度。 -近年來的分子免疫學(xué)，研究解開病原的致病因子(virulence factor) ，因此也可以利用生物技術(shù)的方法，將病原致病因子的基因完全切除而達(dá)到減毒馴化的目的。 30 七、抗原劑量對(duì)免疫反應(yīng)的影響 大劑量的抗原常使專一性免疫細(xì)胞類的T cells及某些B cells產(chǎn)生忍受性(tolerance)，而大劑量的多醣類抗原常使非T細(xì)胞依賴性的B細(xì)胞(non-T cell dependent B cells)產(chǎn)生忍受性。 -唯有適量的劑量才能達(dá)到最有效的免疫效果。 -過度的抗原有可能引發(fā)過度的免疫過敏反應(yīng)。 八、免疫途徑 抗原進(jìn)入的途徑

12、可影響免疫反應(yīng)的發(fā)生。 -死毒疫苗經(jīng)由皮下注射或肌肉注射主要產(chǎn)生體液性免疫反應(yīng) -活毒疫苗則同時(shí)產(chǎn)生體液性免疫反應(yīng)及細(xì)胞性免疫反應(yīng)。大部分的致病原均經(jīng)過身體的黏膜系(mucosal system)而進(jìn)入體內(nèi)致病。 -目前市售的疫苗大部分采皮下注射或肌肉注射進(jìn)行免疫，此類疫苗雖可引發(fā)系統(tǒng)性免疫，卻不能有效的引發(fā)黏膜性免疫反應(yīng)(mucosal immunity)而迅速有效的清除致病原。 -除了可引發(fā)黏膜性免疫反應(yīng)外也可引起全身性免疫反應(yīng)，是目前認(rèn)為較以腸胃外免疫如皮下注射或肌肉注射為佳的一種免疫方法。 -黏膜免疫以活毒疫苗用口服或噴灑到鼻腔內(nèi)為較佳的選擇型式，如沙賓(sabin)口服疫苗。 32

13、九、疫苗研發(fā)的趨勢抗原蛋白之制備 在疫苗制造的過程中，抗原蛋白的制備是不可缺乏的。以往抗原蛋白的制備方法是將病原大量培養(yǎng)后，（例如：流行性感冒病毒在雞胚胎內(nèi)培養(yǎng)，狂犬病病毒在鴨胚胎，日本腦炎病毒在小白鼠腦內(nèi)繁殖，小兒痲痹病毒在培養(yǎng)之猴子腎臟細(xì)胞繁殖。）經(jīng)過不活化處理，再將其抗原蛋白萃取純化，這種方法既費(fèi)時(shí)且昂貴，有時(shí)又有安全上的顧慮，尤其是當(dāng)病原無法以人工方式大量培養(yǎng)時(shí)（如C型肝炎病毒），抗原蛋白的制備往往成為疫苗研發(fā)的瓶頸。如今藉由基因工程的方法將抗原蛋白的基因選殖出，再以基因表現(xiàn)的方式，利用微生物或其他的生物細(xì)胞大量生產(chǎn)抗原蛋白，如利用酵母菌生產(chǎn)B型肝炎表面抗原蛋白。33 十、疫苗研發(fā)的趨

14、勢疫苗馴化 疫苗的馴化及減毒過程是活毒疫苗研發(fā)的關(guān)鍵，傳統(tǒng)以人工方法重復(fù)繼代而馴化的疫苗是根據(jù)基因自然突變而篩選出來的，這樣的疫苗除了毒性減弱以外，可能還有其他特性的改變（如免疫力降低），此外因自然突變而馴化的疫苗常是由于基因的些微改變，因此也會(huì)發(fā)生毒力恢復(fù)的現(xiàn)象，如沙賓小兒痲痹疫苗，造成使用上的危險(xiǎn)。利用基因工程的方法，不但可找出致病基因，使我們對(duì)于許多疾病的致病原理有更深入的了解，且進(jìn)一步可將與毒性有關(guān)的基因（例如皰疹病毒的胸腺激脢基因；thymidine kinase; 簡稱TK）缺損，如此得到的基因缺損減毒疫苗不但具有較穩(wěn)定的遺傳特性，同時(shí)也可充分保留病原的免疫力。34十一、疫苗研發(fā)的

15、趨勢疫苗載體(VACCINE VECTOR)技術(shù)的建立 活毒疫苗研究的另一個(gè)趨勢是疫苗載體(vaccine vector)與多價(jià)疫苗技術(shù)的發(fā)展。是將病原的基因，利用基因工程的方法殖入一個(gè)安全而且無致病能力的病毒或細(xì)菌載體，所得到的細(xì)菌載體感染人或動(dòng)物體后能夠大量生產(chǎn)病原基因所轉(zhuǎn)譯的蛋白，由于所產(chǎn)生的病原蛋白具有較正確的三級(jí)結(jié)構(gòu)，因此往往能夠引起很好的免疫效果。目前已有多種病毒及細(xì)菌被開發(fā)為疫苗載體，并已獲得不錯(cuò)的成果（如：減毒活病毒，Poxvirus:Vaccinia, Fowlpox virus, Canarypox virus; Adenovirus; Herpesvirus, Pseud

16、orabis virus; Poliovirus.減毒細(xì)菌Salmonella)。 -疫苗載體技術(shù)的更一步應(yīng)用是將不同的抗原蛋白的基因殖入疫苗載體，同時(shí)產(chǎn)生兩種或多種抗原蛋白而形成兩價(jià)或多價(jià)型疫苗。由于抗原蛋白彼此之間的兼容性及重復(fù)使用同一種疫苗載體而造成免疫失效的可能性及移行抗體中和病毒的問題。 疫苗載體應(yīng)用:流感疫苗H7N9疫苗的生產(chǎn)方式國光生技用雞胚胎培養(yǎng)流感病毒，一顆雞蛋可養(yǎng)10億顆病毒，平均一批次26萬顆雞蛋，可產(chǎn)制大約20萬劑疫苗。從雞蛋到疫苗，約需6道步驟：病毒接種與培養(yǎng)、病毒采收、純化病毒液、裂解病毒顆粒、去除病毒活性，及分裝充填。38十二、疫苗研發(fā)的趨勢合成勝肽疫苗 (SYN

17、THETIC PEPTIDE VACCINE)的發(fā)展 利用基因工程的方法生產(chǎn)抗原蛋白在某些情況下尚有許多的限制與不足，例如抗原蛋白在細(xì)胞內(nèi)表現(xiàn)及生產(chǎn)量太低，以及抗原蛋白可能引發(fā)的不良副作用及抗原污染等問題。近年來我們已經(jīng)了解 -抗原之引發(fā)免疫反應(yīng)只取決于抗原蛋白中之抗原決定基(epitope)。因此合成勝肽是疫苗研發(fā)的新趨勢。 -口蹄疫的合成勝肽疫苗研究已有很好的成果。合成勝肽疫苗由于僅含有抗原蛋白中與免疫保護(hù)力有關(guān)的部分，因此較一般的次單元疫苗更為安全。 -合成勝肽疫苗由化學(xué)方法合成，不會(huì)受細(xì)胞表現(xiàn)量低的影響，故價(jià)格也較便宜，不過合成勝肽疫苗由于其分子量小，引發(fā)免疫能力較弱，因此往往需要與其

18、他抗原蛋白結(jié)合以增強(qiáng)其引發(fā)免疫反應(yīng)的能力。 十三、疫苗研發(fā)的趨勢基因疫苗(DNA VACCINE) 疫苗研發(fā)上另一個(gè)新的方式是利用核酸，而不是傳統(tǒng)的抗原蛋白作為疫苗。其原理是利用基因工程技術(shù)將抗原的基因殖入表現(xiàn)質(zhì)體(expression plasmid)，將其作為疫苗打入人或動(dòng)物體后，表現(xiàn)質(zhì)體在細(xì)胞內(nèi)表現(xiàn)，并產(chǎn)生抗原蛋白而達(dá)到引發(fā)免疫反應(yīng)的效果。 -以核酸為疫苗，可以省去抗原蛋白制備的過程，而且由于其所引發(fā)之免疫反應(yīng)是經(jīng)由細(xì)胞本身所合成的抗原蛋白，在細(xì)胞免疫的效果上，較一般次單元疫苗為佳。-使用的憂慮在于進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后所引起基因突變的可能性。 -由于活毒疫苗有其潛在危機(jī)及移行抗體的問題，將來研

19、發(fā)的重點(diǎn)將放在：(1) 如何安全有效將DNA送入體內(nèi)；(2)搭配的免疫佐劑配方能達(dá)到最佳免疫功能；(3)研發(fā)新一代的核酸疫苗載體。 基因疫苗仍須改善之處：1. 基因疫苗容易造成宿主細(xì)胞的突變及癌化2. 基因疫苗所攜帶的病原體DNA必須要進(jìn)入淋巴系統(tǒng)內(nèi)，才能活化T細(xì)胞反應(yīng)3. 在人體實(shí)驗(yàn)中，基因疫苗接種在人體內(nèi)的效率極低雖然目前基因疫苗還有幾個(gè)需要努力的部分，但是可以預(yù)知的是，這種新一代的疫苗在未來一定可以成為預(yù)防和治療傳染性疾病和癌癥的主流。42十四、疫苗研發(fā)的趨勢疫苗佐劑 (ADJUVANT) 佐劑能增強(qiáng)抗原蛋白的免疫效果，尤其是在次單元及勝肽疫苗的使用上非常重要，以往使用的疫苗佐劑僅限于少

20、數(shù)幾種油質(zhì)及鋁膠佐劑，許多其他具有刺激及增強(qiáng)免疫效果的物質(zhì)大都因?yàn)槠涠拘蕴珡?qiáng)而無法使用于人或動(dòng)物體內(nèi)。近年來由于生物化學(xué)及純化技術(shù)的進(jìn)展，許多新疫苗佐劑，例如MPL (monophosphoryl lipid A), ISCOM (immunostimulating complex), liposome以及聚環(huán)氧乙烯與聚環(huán)氧丙烯的共同聚合體等陸續(xù)開發(fā)成功，這些新型佐劑大都具有較低的毒性或緩釋的效果，因此必較傳統(tǒng)的佐劑更為理想。 流感疫苗近年來由于H5N1（禽流感）及H1N1（新型流感）流感病毒的爆發(fā)流行，流感疫苗的供應(yīng)已成為世界各國的關(guān)切問題。從過去的研究得知，老年人預(yù)先接種流感疫苗，能夠降低

21、50%的致死率，而且透過普遍性的預(yù)防接種及抗病毒藥物用于治療，能夠有效降低醫(yī)療支出。目前是季節(jié)性流感疫苗、H1N1疫苗的主要生產(chǎn)技術(shù)，全世界各大廠如葛蘭素史克（GSK）、賽諾非-安萬特（Sanofi-Aventis）、諾華（Novatis）、荷蘭商CRUCELL HOLLAND B.V.等皆有雞胚胎的生產(chǎn)線，合計(jì)目前年產(chǎn)能約近9億劑。當(dāng)新型流感肆虐時(shí)，原生產(chǎn)疫苗大國又常以疫苗為本身戰(zhàn)備物資而禁止疫苗外銷，造成依賴從國外進(jìn)口疫苗的國家，采購困難，疫苗自主性低，因此流感疫苗自制的能力優(yōu)先被考驗(yàn)。各國政府皆采取不同之對(duì)應(yīng)方案，其中日本方面采取以雞胚胎蛋培養(yǎng)法擴(kuò)大戰(zhàn)備儲(chǔ)量方式因應(yīng)；美國政府則投資11億美元資助葛蘭素史克（GSK）、Medimmune、諾華（Novatis）、DynPort、Solvay及Aventis六個(gè)主要的流感疫苗廠商，進(jìn)行研發(fā)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來生產(chǎn)新型流感疫苗，來因應(yīng)造成全國性之流感大流行；臺(tái)灣方面，國光公司已接受日本北里流感疫苗及荷蘭商CRUCELL HOLLAND B.V.仿 病毒顆粒佐劑技轉(zhuǎn)，已具備流感疫苗之量產(chǎn)能力，未來當(dāng)政府無法從國際大廠采購疫苗時(shí)，國光現(xiàn)階段的產(chǎn)能足